13 种濒危植物生长及叶绿素荧光参数的比较

麦志通，洪文君，蔡开朗，陈伟玉，刘俊

三亚市林业科学研究院，海南三亚 572000

随着经济的快速发展，伴随而来的环境污染、对生态环境的严重破坏以及造成森林资源加速消失、环境恶化，大批物种已灭绝或处于濒危状态[1]。因此，保护珍稀濒危植物是迫在眉睫的问题，也是保护自然和地球的重要部分，对维持生态平衡和生物多样性的保护具有重要的意义。

光影响着植物生长以及更新，不同生态习性的植物生长适应能力不同，研究濒危植物的生长适应能力，特别是濒危植物光合生理能力与其生存力和环境适应性的密切相关[2-3]。植物叶绿素荧光特性的变化常作为光合作用研究的指标之一，能反映植物遗传特性和生长环境的长期作用[4-5]。近些年，许多研究学者报道了濒危植物的叶绿素荧光参数来研究其光照强度的适应性[6-12]。海南岛地处热带北缘，研究濒危植物的生长及叶绿素荧光参数对濒危物种的保护状况及提高保护效率方法具有重要意义。该研究以收集13 种濒危植物为研究对象，比较其生长及叶绿素荧光参数差异，旨在了解不同濒危植物的生长及光合生理特性，为濒危植物的进一步引种提供参考依据。

1 研究地概况

试验地位于三亚市天涯区三亚市林业科学研究院（18°21′N，108°56′E）。三亚为热带海洋季风气候，全年暖热，雨量充沛，年日照时数为1750h～2650h，年平均气温26.5℃。土壤为轻壤土至砖红壤土，pH 为6.2～7.3 之间。

2 试验材料及测定指标

2.1 试验材料

2021 年2 月，把所收集的13 种濒危植物栽植于试验地，平均苗高在0.5m～0.9m 之间，平均地径在1.08cm～1.56cm（表1）。栽植密度为2.5m×2.5m，每个树种10 株～30 株，栽植后进行常规养护管理。栽植0.5a 后，测定其苗木净生长量及叶绿素荧光参数。

表1 13 个濒危树种的基本信息Tab.1 The Basic Information of 13 Endangered Tree Species

2.2 叶绿素荧光参数测定

在晴朗无风光照充足的2d，选择生长健康、无病虫害的苗木，取东南朝向的顶部成长健康的代表性枝叶，采用FluorCam 叶绿素荧光成像仪进行测定树种的叶绿素荧光动力学参数。初始荧光（F0）是黑暗适应30 min 后的叶片在弱调制光（0.05μmol·m-2·s-1）诱导下产生的，最大荧光(Fm)则是在F0之后用强饱和脉冲光(＞4000μmol·m-2·s-1)激发测得，最大可变荧光Fv=Fm-F0，PS Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)和PS Ⅱ潜在光化学效率(Fv/F0)。每个树种测定3株，每株苗木测定3 片叶子。

2.3 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010 进行统计分析和作图，方差分析和相关性分析等采用SPSS21.0 软件。

3 结果与分析

3.1 生长量比较

生长监测结果显示（表2），海南假韶子的苗高净生长量最大，为36.24cm，海南风吹楠、海南大风子、囊瓣木等6 个树种的苗高净生长量在10cm～20cm 之间，华盖木、馨香木兰等6 个树种的苗高净生长量在5cm～10cm 之间，无翼坡垒苗高净生长量最小（5.69cm）。地径净生长量以海南风吹楠、囊瓣木、海南假韶子等较快，云南拟单性木兰、华盖木、鸡毛松等地径生长较慢。

表2 13 个濒危树种生长量比较Tab.2 Comparison the Growth of 13 Endangered Tree Species

3.2 叶绿素荧光参数比较

叶绿素荧光参数方差分析结果显示，鸡毛松、合果木、华盖木和乐东拟单性木兰等13 个树种的叶绿素荧光的初始荧光F0、最大荧光Fm、可变荧光Fv参数和PS Ⅱ最大光化学效率Fv/Fm 差异性达极显著水平（p＜0.01），但PS Ⅱ潜在光化学效率Fv/F0未达到显著水平（表3）。

表3 13 种濒危树种叶绿素荧光参数方差分析Tab.3 Variance Analysis of 13 Endangered Tree Species

13 个濒危树种的叶片叶绿素荧光参数值见表4。华盖木、梭果玉蕊和海南假韶子的F0较大，与其它树种差异达到显著性；云南拟单性木兰、华盖木、梭果玉蕊和海南假韶子Fm值均在640 以上，显著高于其它树种；可变荧光Fv 值以云南拟单性木兰和海南假韶子较高，也显著高于其它树种。树种间的PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm差异不显著，海南大风子和囊瓣木Fv/F0值显著高于其它树种。

表4 13 个濒危树种叶绿素荧光参数比较Tab.4 Comparison on Chlorophyll Fluorescence Parameters of 13 Endangered Tree Species

3.3 相关性分析

应用树种的苗木生长和叶绿素荧光参数指标进行相关性分析，苗高与地径、Fv 呈显著正相关，地径与Fv 呈显著正相关，F0与Fm呈极显著相关，与Fv呈显著正相关，与Fv/Fm呈显著负相关；Fm与Fv呈极显著正相关，Fv/Fm与Fv/F0呈显著正相关，其它指标间尚未达到相关性（表5）。

表5 苗木生长与叶绿素荧光参数相关性Tab.5 Correlation the Seedling Growth and Chlorophyll Fluorescence Parameters

4 讨论

该研究结果显示，引种13 种濒危植物在自然光条件下生长0.5a 后，不同濒危植物的生长量存在较大差异，海南假韶子、海南风吹楠、海南大风子、囊瓣木等树种表现出较快的苗高和地径生长，合果木、望天树、鸡毛松和无翼坡垒等树种生长较慢。由此可见，不同植物生长速度影响着树种间的生长差异，也与自身生物学特性有关。

研究表明，在自然光条件下植物光合生理特性有着较大差异[13]。初始荧光F0表示逆境对植物叶片PSⅡ永久性伤害程度，最大荧光Fm表示的是通过PSⅡ的电子传递状况，可变荧光Fv则表示PSⅡ光化学活性的大小[14]。研究结果显示，在非胁迫条件下，华盖木、梭果玉蕊、海南假韶子、云南拟单性木兰等叶片F0、Fm、Fv值较大，表明这些植物对光环境有着较强的适应能力。研究表明，强光或弱光会抑制植物光合作用。柴胜丰等[7]研究表明强光胁迫了毛瓣金花茶（Camellia nitidissima）叶绿素荧光参数；洪文君等[15]研究表明海南假韶子成年树的F0、Fm、Fv高于林下幼苗，且强光和弱光均导致PSⅡ部分失活；刘建锋等[11]究表明崖柏（Thuja sutchuenensis）对光具有较强的耐受范围。该研究中13 个濒危树种的F0、Fm、F 和Fv/Fm差异性达极显著水平，反映它们叶片的PSⅡ原始光能转换效率和潜在活性、PSⅡ的潜在热耗散能力差别较大。

绝大多数高等植物在非胁迫环境下叶绿素荧光Fv/Fm值在0.75～0.85[16-17]。该研究结果显示，乐东拟单性木兰、云南拟单性木兰、囊瓣木、海南风吹楠、海南大风子、无翼坡垒和海南假韶子Fv/Fm值均在0.75 以上，表明它们适于该引种生长环境。此外，这些树种也具有较高的PSⅡ潜在光化学效率Fv/F0，与其他濒危树种相比，其捕获激发光能效率的能力较强，且其PSⅡ的潜在活性较大。相关性分析结果显示，濒危植物的苗木生长与叶绿素荧光参数具有一定的相关性。该研究仅对非胁迫生长环境下的濒危植物生长量及叶绿素荧光参数差异分析，为这些濒危植物的保护和迁地保护提供理论依据和奠定基础。